美国当地时间2017年9月12日苹果公司新品发布会终于如期在新总部的乔布斯剧院召开，本年度的三款新手机iPhone/8Plus/X无一例外的装备了无线充电功能。一时间似乎无线充电技术成为了手机行业的新时尚。

  从2016年下半年起关于下一代苹果手机的各方面猜测就很多，其中iPhone要采用无线充电技术的消息尤其沸沸扬扬。苹果在2017年2月份加入了无线充电联盟(Wireless Power Consortium），此举更是被外界理解为iPhone新手机支持无线充电的重要标志。在此前断断续续流露出的一些苹果设计图纸，均显示在其背部拥有一个大线圈，如今想来也许是为该技术应用铺垫舆论道路。在本次发布会上这个期待最终尘埃落定，也似乎缓缓开启了这项技术广泛应用的大门。

 事实上无线充电技术不止受到iPhone的青睐，三星、黑莓、MOTO都有部分型号已经支持这一技术，尽管比例还不是太高，整个技术的应用长期处于不温不火的状态。那么这个听上去高大上的技术究竟是从何而来？怎样才能实现无线充电？现在的发展状况如何？未来，这一技术又能否给手机行业带来革新呢？

 说到无线充电技术的起源，可上溯至19世纪末期。因为电能的生产地与使用地之间往往距离很远，当时有线的输配电系统也尚未建立，因而早期的科学家们希望能用无线的方法将电能运送到使用地，由此催生了无线电能传输技术。许多科学家都针对这个领域做了研究，最为著名的是尼古拉•特斯拉。他是位电气工程师及物理学家，埃隆•马斯克创办的特斯拉公司即是以他命名。这是一位在无线电领域做出了杰出贡献的人，也是位神秘人物。

  他不仅发明了直流电和交流电，据说还制造了通古斯大爆炸，甚至有人认为他是疑似穿越者。之所以今天鲜少有人知道他的功绩，是因为其成果被人为的埋没了，但随着互联网的普及、环境的恶化以及时代的变迁，特斯拉的名字与成就又再次被挖掘出来。特斯拉曾准备在纽约长岛兴建一座高达187 英尺的铁塔，塔顶顶着一个直径 68 英尺的半球。他的想法是，通过塔顶的谐振变压器来产生超高电压，从而让空气在高压作用下电离成为导体，在输电端与用电端之间形成人造闪电，从而实现电能输送。最终铁塔还未建成，特斯拉却先破产了，全球无线输电的计划也就不了了之。

  以特斯拉为标志的科学家们在无线电能传输这一领域的尝试皆以失败告终。不过，相关的基础理论研究却由此延展开来。直至100多年后的今天，我们回头去看当年的无线电能传输标准，会发现仍难以将其变为现实。但无线充电的概念却早已深入人心。

  近代以后，无线电能传输的需求逐渐被无线充电需求所取代，即米级或更近距离的电能传输。而近代无线充电技术的崛起，离不开几个先决条件。

  1、电网系统渐趋完善。在全球绝大多数国家，作为基础设施的电网经历了几十或上百年的发展，都较为完善。电能也不再像以前一样稀缺，基本上有人的地方就有电能供应。因而那种跨区域的长距离无线电能传输的需求已然消亡，近距离电能供应成为新的需求。

  2、电源技术得以发展。20世纪60年代，电力电子以专门学科的姿态出现。而太空竞赛刺激了航天电源的需求，使电源技术得到了进一步完善。经过几十年的时间，开关电源理论以及半导体器件的制作工艺均得到了很大的发展。如今，人类能够更容易地实现高频开关电源，获得更好的功率密度和更高的电源效率。

  3、区域内无线充电需求的提升。随着移动互联网的迅速崛起，各类智能终端的需求急剧扩张。人们在对智能设备的网速、外观、屏幕、效果等方面要求更高的同时，对智能设备的电能需求也不断加剧。但因电池技术的限制，续航能力一直是用户痛点。

 这不禁让人怀念功能机时代，那时随便一个手机电量都能支撑一星期。到智能机时代，电池容量增加了3倍，但续航能力却大幅下降。因此，无线充电作为一种简易可行的智能设备充电方式愈发受关注。

 目前，无线充电技术有多种实现方式，常见的有磁场感应、磁场共振、电场感应与电磁波、光传输等几种。不过，目前最常用的是前两种。

  第一种是目前市面上主流的无线充电技术，即高中物理课本中的电磁感应原理。这一技术相当悠久，现实生活中最典型的代表就是"变压器"。在常规变压器中，磁性材料是用来引导原边绕组所产生的大多数磁通的方向。若去掉磁性材料，原本的变压器就变成了空心变压器。如果将原边绕组和副边绕组都制作成平面的形式，就构成了无线充电发射器和无线充电接收器两个关键部分。所以说，感应式无线充电的原理极为简单，其本质与变压器并无区别。

 为推广和统一磁感应无线充电技术，香港城市大学主导成立了一个国际标准组织WPC，保证不同厂家所生产的设备之间能够互通共用。2012年底，WPC推出了第一个无线充电的国际标准，即Qi（无线充电联盟）。其名字来自中文"气"，寓意是"无形的能量"。该标准一经推出即备受推崇，主流厂商纷纷加入，截至2015年9月，WPC组织已有217家成员。苹果公司于2017年2月加入。

  不过，这个第一代磁感应技术有许多缺陷，如使用时空间自由度低，手机放置需精确，且不能有过多的垂直间隔。这让很多人在使用过程中经常因为对不准位置导致充电失败，极大地影响了用户体验，较高的学习成本也阻碍了这一技术的进一步发展。

  为了提供更高的自由空间度，进而改善用户体验，第二代磁共振无线充电技术应运而生。这种共振感应耦合能够将直流电转换为交流电，使线圈产生磁场，或在接收线圈的内部产生交流电。与第一代磁感应无线充电技术相比，磁共振无线充电的核心思想是通过对偶的谐振器件将能量通路控制得更加通畅。本质上使用的物理原理仍然是电磁感应原理，只是在原有设计的基础上进行了技术优化与改进。

 无线充电技术的进一步发展，为智能终端带来了更多的可能。无线充电技术对于智能终端意义非凡，未来的发展亦不可限量。但只要将目光放到几年前，三星等厂商在启用无线充电技术时，并没获得广泛跟进，国内厂商更是一概不做。究其原因，尽管无线充电技术有种种好处，但这一行业存在的缺陷也是显而易见的。

  第一，无线充电行业尚无统一标准。现有的PMA、Qi和A4WP都试图成为全球通用的最终标准，但目前的状态可以说是势均力敌。Qi已在前文提及。A4WP是在2012年由高通、三星、博通、Intel等公司主导成立的，截至2015年9月，A4WP已经成员150家，并在同年与PMA合并。照此趋势看来，统一也并非不可能，但需一个循序渐进的过程。

  第二，无线充电技术效率不高，耗时较长。这是因为在磁场产生的过程中，能量从发射到接收几乎损失了一半，这也是为何无线充电技术不及有线迅速的原因。

  第三，无线充电技术成本昂贵。这个成本除了金钱成本之外还有心理成本。由于普及度不够，许多人对无线充电技术概念的理解是十分不到位的，大部分用户得知手机仍要放在无线充电器上，而且这个无线充电器仍需通过USB线连接电源时，普遍表现出失望的情绪。

  过高的心理预期对于技术的普及也会产生阻滞作用，同时用户也担心无线充电技术所带来的辐射问题。此外，市面上支持无线充电功能的机型尚不算多，如果加接收器会占据用户的USB接口，在有线和无线之间的频繁切换更为麻烦，反而违背了这一技术的初衷。

  不可否认的是，无线充电技术经历了长时间的发展，已渐趋成熟。结合当下移动终端市场的整体情况来看，无线充电技术有着广阔的发展空间。然而，发展之前需克服诸多阻碍，促使行业进一步成熟，才可能让这一新技术拥有更加良性的发展环境，希望作为行业领导者的苹果的此次无线充电技术应用，能够带来真正的市场爆发。早在 2014 年，就有一家名为 Energous 的公司研发了一种无线充电技术 WattUp，其原理跟前文提到的磁共振相关。

 只要给 iPhone 安装上专用的无线充电模块，就可以在 4 米内为 iPhone 充电。Energous 用于接收能量的芯片能做到比硬币还小，因此内置到 iPhone 当中也不成问题。更重要的是，在 CES 2017 展会上，Energous 公司的 CEO 已经暗示道，他们已经和"世界上最大的消费电子企业"签署了合同。能挂上这个名号的企业，或许只有市值超过 7000 亿美金的苹果了吧？

  如果未来其他的苹果设备也有机会搭载相同的功能。那么只要在客厅电视下方放置一个充电器，就可以给全客厅的iPhone、iPad、Mac、Apple Watch 时刻处在充电状态。

 正如苹果 AirPods 耳机宣传视频所说的那样：未来将是一个没有约束，畅享自由的无线世界。